CN111719541B - 一种可以破坏土体结构的插板装置及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可以破坏土体结构的插板装置及使用方法，插板装置包括套管和管靴，两者活动连接，在套管上套设排水板，排水板位于套管与管靴之间；在套管靠近底端的圆周壁上均匀布设若干根扰动刺，扰动刺尖端形成的圆直径大于管靴的外直径；在套管与管靴连接的底端外圆周上通过连接结构安装若干棘牙，在管靴与套管连接的开口端内部沿着圆周设置齿状凹槽，齿状凹槽与棘牙啮合匹配；本发明既能插打排水板，又能对土体的结构起到很好的扰动破坏作用。

Description

一种可以破坏土体结构的插板装置及使用方法

技术领域

本发明涉及一种可以破坏土体结构的插板装置及使用方法，属于排水板插打施工领域。

背景技术

排水固结法地基处理技术广泛应用于软基处理，如申请号为201510254843.9，发明名称为“插板机结构”的申请公开了一种插板机结构，包括机架，机架内安装有挡板，挡板位于机架中间，且挡板与机架之间采用滑动连接，机架底部靠近两侧面处均设有注入管，注入管顶端与机架连接，其底端位于一底板上，两注入管与机架之间还设有喷气口，喷气口位于两注入管内侧，两注入管之间连接有横杠，横杠固定在两机架之间，横杠与底板之间设有螺旋杆，螺旋杆转动连接在横杠与底板之间，底板下表面设有帷幕，帷幕宽度小于底板宽度，帷幕上设有插板，插板顶部固定在底板上；本插板机结构改变了插板机插入部分的结构，可以满足淤泥软土地层的需求，但是由于有一些土体具有较强的结构性，采用传统的软土地基加固方法的处理效果欠佳，易造成较大的工后沉降，给工程建设造成不可估量的经济损失；这就需要将结构性较强的土体的结构破坏，从而消除软土结构性的影响。

因此亟需一种插板装置，在打设排水板的同时，能够对软土的结构进行扰动破坏。

发明内容

本发明提供一种可以破坏土体结构的插板装置及使用方法，既能插打排水板，又能对土体的结构起到很好的扰动破坏作用。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种可以破坏土体结构的插板装置，包括套管和管靴，两者活动连接，在套管上套设排水板，排水板位于套管与管靴之间；

在套管靠近底端的圆周壁上均匀布设若干根扰动刺，扰动刺尖端形成的圆直径大于管靴的外直径；

在套管与管靴连接的底端外圆周上通过连接结构安装若干棘牙，在管靴与套管连接的开口端内部沿着圆周设置齿状凹槽，齿状凹槽与棘牙啮合匹配；

套管旋转时，当棘牙向齿状凹槽倾斜方向旋转时，棘牙在齿状凹槽内卡紧，当棘牙与齿状凹槽倾斜方向反向旋转时，棘牙在齿状凹槽间滑动；

作为本发明的进一步优选，前述的扰动刺包括三根，均匀分布在套管圆周壁上；

作为本发明的进一步优选，前述的连接结构包括弹簧钢片，其将棘牙铰接在套管上；

作为本发明的进一步优选，

齿状凹槽的个数为能够除尽360°的整数；

前述的棘牙个数为齿状凹槽数的1/10-1/5；

作为本发明的进一步优选，前述的棘牙包括两个，且两个棘牙对称布设；

作为本发明的进一步优选，齿状凹槽槽顶的延长线与管靴圆周壁的内环切线夹角小于90°时，齿状凹槽为向顺时针方向排布，当套筒顺时针旋转，棘牙在齿状凹槽内卡紧，当套筒逆时针旋转，棘牙在齿状凹槽间滑动。

一种可以破坏土体结构的插板装置的使用方法，具体包括以下步骤：

第一步：将排水板从插板机自带的卷盘上拉出，套设在套管上，且穿过套管直至套管底端，将通过弹簧钢片连接的棘牙嵌进管靴内的齿状凹槽内，此时套管与管靴连接；

第二步：顺时针旋转套管，同时对套管施加朝向地面的压力，套管匀速旋转并压入土层，此时棘牙处于卡紧在齿状凹槽的状态，扰动刺对土体的结构进行扰动破坏；

第三步：当套管插设到土层内预定深度后，套管停止旋转和下压，此时逆时针旋转套管，棘牙在齿状凹槽间滑动，此时上拔套管，套管与管靴分离，当套管全部脱离土体后，管靴与排水板滞留在土体内；

第四步：切割排水板，清理并回填排水板桩孔，移动插板机至下一位置进行插板施工。

通过以上技术方案，相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

1、本发明在套管靠近底端的位置设置了多个扰动刺，可以对土体结构起到较优的扰动破坏作用；

2、本发明在套管底端设置多个棘牙，在管靴内设置齿状凹槽，两者配合保证排水板与管靴稳定、不变形的进入土体内；

3、本发明棘牙与齿状凹槽配合，能够在上拔套管时使套管完全脱离管靴，不带动和影响套管中的排水板。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明优选实施例的结构示意图；

图2是本发明优选实施例的剖面图；

图3是本发明优选实施例在图1中A处断面示意图，即扰动刺构造图；

图4是本发明优选实施例在图1中B处断面示意图，即棘牙与齿状凹槽啮合匹配示意图；

图5是本发明优选实施例棘牙与齿状凹槽啮合匹配时的放大示意图。

图中：1为套管，2为管靴，3为扰动刺，4为棘牙，5为弹簧钢片，6为齿状凹槽。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

排水固结法地基处理技术广泛应用于软基处理，但是目前很多土体具有较强的结构性，采用传统的软土地基加固法处理的话，效果欠佳，容易造成工后沉降，给工程建设造成不可估量的经济损失。

因此在现有技术存在的缺陷下，本申请提供了一种可以破坏土体结构的插板装置，包括套管1和管靴2，两者活动连接，在套管1上套设排水板，排水板位于套管1与管靴2之间；在套管1靠近底端的圆周壁上均匀布设若干根扰动刺3，扰动刺3尖端形成的圆直径大于管靴2的外直径，当通过动力装置对套管1施加旋转动力以及下压动力后，扰动刺3先进入土层，对土体结构进行扰动破坏；在套管1与管靴2连接的底端外圆周上通过连接结构安装若干棘牙4，在管靴2与套管1连接的开口端内部沿着圆周设置齿状凹槽6，齿状凹槽6与棘牙4啮合匹配；套管1旋转时，当棘牙4向齿状凹槽6倾斜方向旋转时，棘牙4在齿状凹槽6内卡紧，当棘牙4与齿状凹槽6倾斜方向反向旋转时，棘牙4在齿状凹槽6间滑动；基于此旋转逻辑，当需要套管1向下继续深入土体时，只需按照齿状凹槽6倾斜方向进行旋转即可，此时管靴2与套管1稳定连接，即能保证排水板的稳定以及不变形，当逆向旋转套管1后，套管1上拔即可完全脱离管靴2，不影响套管1中排水板遗留在土体内。

实施例1：

图1所示，为本申请提供的一种优选实施例，套管1内穿设排水板，同时排水板穿过套管1置于其底端；图2是其剖视图，可以清楚的看到套管1靠近底端的圆周壁上均匀布设三根扰动刺3，图3是扰动刺3的剖视图；在管靴2与套管1连接的位置圆周内壁上开设若干齿状凹槽6，齿状凹槽6的个数一般选择能够除尽360度的整数，如20、24、25、30、32、36、40、45、48、50、60、72等，与之匹配的在套管1与管靴2连接的底端外圆周壁上均匀设置若干棘牙4，棘牙4的数量一般为齿状凹槽6数的十分之一至五分之一之间，需要说明的是，棘牙4数量越多，每个棘牙4所承受的负荷就越小，但是棘牙4数量也不宜过多，在本申请的优选实施例1中，选用的是如图1所示的，两个棘牙4，且两个棘牙4对称设置；齿状凹槽6与棘牙4啮合匹配，为了更好的保证两者的匹配，可以将齿状凹槽6的槽顶、棘牙4的尖端设计成圆弧状，圆弧的直径与齿状凹槽6的厚度保持一致即可。

本申请棘牙4与套管1的连接结构采用的是如图4所示的结构，为弹簧钢片5，其将棘牙4铰接在套管1上，可以保证棘牙4始终弹起；

图5为棘牙4与齿状凹槽6啮合匹配时的放大示意图，图中定义齿状凹槽6槽顶的延长线与管靴2圆周壁的内环切线夹角为a，当a小于90°时，齿状凹槽6如本申请优选实施例中提供的为向顺时针方向排布，当套筒顺时针旋转，棘牙4在齿状凹槽6内卡紧，当套筒逆时针旋转，棘牙4在齿状凹槽6间滑动；也就是说，这个齿状凹槽6的指向方向也可以是逆时针向的排布，均可。

另外研发者想要单独说明的是，本申请套管1可以旋转以及下压的动力来自于动力装置，动力装置是一个比较大的概念，主要用于给套管1提供下压、旋转和提拔的动力，可以选用振动锤或者卷扬机或者转盘，本申请给出了如下表1中关于三者的相关参数，以证明可以实现套管1在土体内的转动动力；

表1动力装置设计参数

实施例2：

基于实施例1提供的优选结构，本申请提供一种可以破坏土体结构的插板装置的使用方法，具体包括以下步骤：

第一步：将排水板从插板机自带的卷盘上拉出，套设在套管1上，且穿过套管1直至套管1底端，将通过弹簧钢片5连接的棘牙4嵌进管靴2内的齿状凹槽6内，此时套管1与管靴2连接；

第二步：顺时针旋转套管1，同时对套管1施加朝向地面的压力，套管1匀速旋转并压入土层，此时棘牙4处于卡紧在齿状凹槽6的状态，扰动刺3对土体的结构进行扰动破坏；

第三步：当套管1插设到土层内预定深度后，套管1停止旋转和下压，此时逆时针旋转套管1，棘牙4在齿状凹槽6间滑动，此时上拔套管1，套管1与管靴2分离，当套管1全部脱离土体后，管靴2与排水板滞留在土体内；

第四步：切割排水板，清理并回填排水板桩孔，移动插板机至下一位置进行插板施工。

本申请提供的插板装置既能插打排水板，又能对土体的结构起到很好的扰动破坏作用，而套管1管底的棘牙4设计，既能保证排水板和管靴2稳定、不变形地进入土层，又能在上拔套管1时完全脱离管靴2，不带动和影响套管1中的排水板。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

本申请中所述的“和/或”的含义指的是各自单独存在或两者同时存在的情况均包括在内。

本申请中所述的“连接”的含义可以是部件之间的直接连接也可以是部件间通过其它部件的间接连接。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (3)

1.一种可以破坏土体结构的插板装置，包括套管和管靴，两者活动连接，在套管上套设排水板，排水板位于套管与管靴之间；其特征在于：

在管靴的上部、套管靠近底端的圆周壁上均匀布设若干根扰动刺，扰动刺尖端形成的圆直径大于管靴的外直径，所述扰动刺包括三根，均匀分布在套管圆周壁上；

在套管与管靴连接的底端外圆周上通过连接结构安装若干棘牙，在管靴与套管连接的开口端内部沿着圆周设置齿状凹槽，齿状凹槽与棘牙啮合匹配，所述连接结构包括弹簧钢片，其将棘牙铰接在套管上，所述棘牙包括两个，且两个棘牙对称布设，所述齿状凹槽槽顶的延长线与管靴圆周壁的内环切线夹角小于90°时，齿状凹槽为向顺时针方向排布，当套筒顺时针旋转，棘牙在齿状凹槽内卡紧，当套筒逆时针旋转，棘牙在齿状凹槽间滑动；

套管旋转时，当棘牙向齿状凹槽倾斜方向旋转时，棘牙在齿状凹槽内卡紧，当棘牙与齿状凹槽倾斜方向反向旋转时，棘牙在齿状凹槽间滑动。

2.根据权利要求1所述的可以破坏土体结构的插板装置，其特征在于：

齿状凹槽的个数为能够除尽360°的整数；

前述的棘牙个数为齿状凹槽数的1/10-1/5。

3.一种可以破坏土体结构的插板装置的使用方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

第一步：将排水板从插板机自带的卷盘上拉出，穿设在套管内，且穿过套管直至套管底端，将通过弹簧钢片连接的棘牙嵌进管靴内的齿状凹槽内，此时套管与管靴连接；

第二步：顺时针旋转套管，同时对套管施加朝向地面的压力，套管匀速旋转并压入土层，此时棘牙处于卡紧在齿状凹槽的状态，扰动刺对土体的结构进行扰动破坏；

第三步：当套管插设到土层内预定深度后，套管停止旋转和下压，此时逆时针旋转套管，棘牙在齿状凹槽间滑动，此时上拔套管，套管与管靴分离，当套管全部脱离土体后，管靴与排水板滞留在土体内；

第四步：切割排水板，清理并回填排水板桩孔，移动插板机至下一位置进行插板施工。

Images